“互聯網+”時代工科專業教學模式探究

魏超 朱耿霆 黃玉 黃慶

[摘 要] 一直以來，由于時間和空間的限制，工科專業傳統教學方式存在許多弊端，無法滿足當下社會的需求。“車輛動力學”是工科車輛相關專業研究生的一門重要課程，“互聯網+”的全面推進為課程改革帶來了無限可能，將互聯網技術運用于課程教學的各個階段，利用網絡課堂和教學視頻突破時間和空間對教學的限制，在課堂教學前后通過資源共享和線上討論提升學生的自主學習和分工協作能力，并通過互聯網手段完善課程考核過程、豐富課程評價方式，最終完成對“車輛動力學”等工科專業課程的賦能。使學生在理論知識扎實的基礎上具備更強的工程實踐能力，滿足企業和社會的需求，達到了很好的效果。

[關鍵詞] 工科專業;互聯網+;研究生培養;教學改革

[基金項目] 2020年度北京理工大學基于創新能力提升導向的車輛動力學教研教改項目

[作者簡介] 魏 超（1980—），男，福建福州人，博士，北京理工大學機械與車輛學院博士生導師，副教授，主要從事車輛動力學及其控制研究;朱耿霆（1996—），男，山東滕州人，北京理工大學機械與車輛學院2019級車輛工程專業碩士研究生（通信作者），主要從事車輛動力學及其控制研究;黃 玉（1997—），女，四川內江人，北京理工大學機械與車輛學院2019級車輛工程專業碩士研究生，主要從事車輛動力學及其控制研究。

[中圖分類號] G643.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）24-0112-04 [收稿日期] 2021-06-23

一、新時代工科專業課程改革意義重大

隨著經濟社會的不斷發展，我國逐漸從制造大國向制造強國轉變，技術密集型產業國際競爭力不斷增強，各行各業對高學歷創新型人才的需求不斷增加。研究生群體作為高學歷人才的主體，如何對其進行更為全面、更為深入、更能滿足新時代要求的培養成為各高校課程教育面臨的頭等大事。

工科專業，即工學類學科專業，是結合生產實踐所積累的技術經驗而發展起來的學科，以培養具有實際應用能力的人才為目的。以“車輛動力學”為例，作為工科車輛工程專業研究生的一門重要課程，其通過對相關車輛理論與技術的講授，使學生更加系統地掌握車輛的加速性、制動性、操縱穩定性和平順性四方面內容，對于學生利用相對簡化的理論公式處理實際工程問題能力的提升有很大幫助[1]。

但在“車輛動力學”等工科專業課程的教學過程中，也不可避免地出現了一系列的問題。首先，傳統教學模式組織形式較為落后，由于時間和空間的限制，課程教學組織形式基本局限于教師在教室向學生傳授相關理論知識，而工科專業課程所涉及的問題又大多較為抽象，這就給學生靈活運用相關知識帶來了困難[2]。其次，傳統教學流程較為固定，由于學生人數較多、課程任務較重，現階段往往僅能利用課堂時間開展課程教學，且學生缺乏對知識的提前預習及積極討論，不利于學生自學能力與協作能力的提升。再次，傳統教學的評價方式較為單一，基本上局限于期末統一測驗，忽略了學習過程的重要性，導致學生大多著眼于應付考試，而不能有效建立穩固的工科專業課程知識體系[3]。上述問題使傳統教學模式培養出的工科專業研究生無法很好地滿足工科教育對學生實際工程應用能力的要求，因此，“車輛動力學”等工科專業課程的改革迫在眉睫。

二、“互聯網+”為課程教學改革提供無限可能

隨著科學和技術的不斷發展，互聯網融入當今社會的方方面面，根據2020年4月由中國互聯網絡信息中心發布的第45次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，截至2020年3月，我國網民規模已經達到9.04億[4]，互聯網的不斷普及無疑加速“互聯網+”的全面推進。“互聯網+”簡單地說就是“互聯網+傳統行業”，是互聯網思維的最新實踐成果。利用信息技術，將互聯網進一步融合于傳統行業之中，充分發揮互聯網的優勢特點，創造新的發展機會[5]。李克強總理代表國務院在十三屆全國人大一次會議上作《政府工作報告》指出，在醫療、養老、教育、文化、體育等多領域推進“互聯網+”[6]，為新時代工科專業課程改革指明了方向。

通過“互聯網+”的優勢，可對“車輛動力學”等工科專業課程教學進行優化升級，突破教師教學和學生學習的時間與空間限制，將課前預習資源共享與課后線上討論相結合，從單一的評價方式延伸為對綜合能力的考查，使得課程教育能夠很好地適應當下的新發展，對于傳統的課程教學模式所導致的學生無法靈活運用所學知識、學生自主學習能力與分工協作能力水平較低、學生消極應付考試等問題的解決有很大幫助。因此，在“互聯網+”時代運用互聯網技術對“車輛動力學”等工科專業課程進行教學改革具有較為深遠的意義。

三、利用互聯網教學平臺，突破教與學的時空限制

在傳統的工科專業課程教學中，教師起主導作用，在相對固定的時間和地點對課堂進行統一管理。這種教學模式在我國較為普遍，其教育理念根深蒂固，而這種傳統的組織形式在一定程度上限制了工科專業課程的教學效果。對于“車輛動力學”課程來說，在固定的學時內完成車輛的加速性、制動性、操縱穩定性和平順性等內容的講授本身就是很大的挑戰，如果僅依靠傳統課堂教學這一單一的組織形式，為了完成教學任務，教師不得不加快講授速度，對部分內容只能粗略介紹。對學生而言，課程內容多而繁雜，給知識學習帶來一定的影響，并且學習興趣不高。同時，工程實踐教學一直是工科專業教育改革發展的重要方向[7]，傳統的課堂教學大多只是基本理論知識的講授，忽略了對學生利用理論知識解決實際問題能力的培養，忽視了理論對于科研和工程問題的指導作用。例如，教師在對傳動系統部件模型（發動機模型、離合器模型、液力變矩器模型等）進行講解時，如果只是對動力學公式進行推導，學生僅能記憶相關公式和推導過程，但對于其具體運用仍然較為陌生，更無法與實際工程問題進行有機結合，最后導致雖然學過相關知識，卻仍然不能有效解決相關問題，無法滿足當下企業和社會的需要。

在“互聯網+”時代，運用互聯網技術可以很好地突破傳統組織形式受到的時間、空間限制。一方面，教師利用教學平臺的網絡課堂進行在線教學，使學生可以自主選擇不同的地點完成課程學習[8]，很好地解決了由于人數過多導致的部分學生無法聽清的問題，也可以使教學人數不再受到空間的限制，每一個希望學習課程相關知識的學生都可以進行該課程的學習。教師將離線教學視頻上傳至教學平臺，學生可以在對某些知識點沒有理解時反復觀看教學內容，實現組織形式的時間靈活性。另一方面，教師通過教學平臺開展與課程相關的線上工程實驗，提升學生利用所學理論知識解決實際工程問題的能力。例如，在教師對車輛加速性部分內容進行講授之后，在線上演示如何利用Simulink等軟件對不同自由度整車模型進行建模，并完成動力性能數字仿真，使學生在自主實踐過后能夠對相關知識進行靈活運用。

教師利用教學平臺開展在線課堂與離線視頻教學，可以打破傳統工科教學中的時間限制;通過開展線上工程實驗室搭建，可以打破傳統工科教學中的空間限制。互聯網賦能時間與空間上的“解鎖”，能使“車輛動力學”的課程教學效能得以充分釋放。

四、資源共享與線上討論相結合，提升學生綜合能力

在傳統的工科專業課程教學中，教師更多地采用“先教后學”的教學模式，學生在課前缺乏對課程內容的充分預習，僅利用課堂時間被動接受知識，在幾十分鐘的時間里很難對相關內容有充分地理解，在課堂教學結束后，又缺少對相關問題的及時討論，這就導致學生時常無法全面、深入地掌握課程知識，不利于學生進一步開展理論學習和工程實踐。當今社會是分工協作的社會，單向的講授已經無法滿足社會的需求，在“互聯網+”時代利用互聯網技術切實提升學生的交流分享能力顯得尤為重要。

“互聯網+”時代，教師利用互聯網技術將教學流程由傳統的“先教后學”轉變為“先學后論”的全新模式。一方面，在每次的正式課堂教學之前，教師利用網絡教學平臺發布與本節課相關的課程預習信息，以及收集到的相應新聞資訊鏈接，更好地完成課前引入環節。例如，“車輛動力學”課程教師在講授變速器相關內容之前，將檢索到的與國內外汽車變速器發展歷程相關的文字、視頻資料上傳至互聯網教學平臺進行資源共享，使學生帶著問題進入課堂，使課堂學習更具目的性。另一方面，在課堂教學之后，教師利用網絡教學平臺的聊天室、討論室功能發起與本節課程相關的問題討論，對學生存在的疑問進行集中答疑，提高學生對課程學習的參與程度，不斷提升教學效率。例如，教師在完成對“車輛動力學”課程中車體側向動力學內容的教學之后，組織學生對穩態轉向特性參數在工程上的應用進行充分的線上討論，進而增強學生對理論知識的理解，提升學生的交流能力，充分調動學生的學習積極性。

教師借助互聯網技術，將課程教學的實現形式從傳統的單方向傳輸轉變為雙向甚至多向的互動，同時在傳統課堂教學的前后引入更為豐富的課程相關信息，激發學生對于課程內容的興趣與思考。在信息交互與思想碰撞之中，互聯網技術的引入使學生的知識水平和交流能力得到不斷的鍛煉與提升。

五、階段測驗與工程實踐相結合，豐富課程評價方式

在傳統的工科課程教學中，由于時間和空間的限制，課程評價方式較為單一[9]，大多局限于通過結課后的一次閉卷筆試來對學生的課程水平進行評價，忽略了對學生靈活運用所學知識解決實際工程問題的能力進行考查。學生為了應付考試，進行大量的習題練習和出題規律總結，而對如何真正將所學理論知識進行運用漠不關心，應試之后那些死記硬背的知識被快速遺忘。就“車輛動力學”課程而言，其涉及的知識點多而分散，一張試卷無法涵蓋所有內容，教師往往只能選擇固定的幾個重點進行考查，這無疑不利于學生全面、深入地掌握所學課程知識。隨著“互聯網+”的全面推進，互聯網技術在教學方面的運用無疑可以極大地豐富課程的評價方式。

一方面，教師將課程的考核分散在課程教學的每個階段，在每次課后，利用互聯網教學平臺發布隨堂測驗，學生在回顧復習當天所學知識后可隨時隨地完成測驗，并在測驗之后與教師、同學進行線上交流，之后教師組織學生利用教學平臺對其他學生的答卷進行線上同學互評，不僅更高效地完成了對學生的評價，也使學生在對其他同學答卷的審閱之中發現和彌補自身的不足。另一方面，教師利用互聯網技術增加考核形式的多樣性，將傳統的理論筆試與工程實踐相結合，安排學生利用互聯網搜索功能檢索所需的信息，進而完成相關設計。例如，在“車輛動力學”結課考核中，教師通過教學平臺發布一部分設計分析條件，學生利用互聯網檢索、確定設計具體參數，完成車輛傳動系統集中質量-彈性軸系統動力學模型和整車多自由度動力學模型的建立，利用仿真軟件分析直駛加速工況動態特性，并對所選參數進行優化。這樣的考核形式能夠充分反映學生對所學知識的理解程度和解決專業問題的能力，從而保證了課程教學內容達到應有的效果。

教師借助互聯網技術，將課程考核環節引入課程教育的全過程，對學生進行階段性考核，避免了以往僅有一次考試導致學生存在考前突擊的現象的發生，驅動學生更加及時、更加深入地掌握課程知識。與此同時，教師對互聯網平臺的使用為進一步豐富課程評價形式提供了可能。在傳統筆試之外，分組大作業、課程知識線上答題比賽等多種評價方式都使“車輛動力學”課程對學生的考核更加全面。

結語

隨著科技和產業發展，培養滿足社會需求、具有自主學習能力與工程實踐能力的高水平工科研究生是高校和教師的共同目標。“互聯網+”時代進行混合式教學，其本質是對教學的“再設計”[10]，利用互聯網技術對“車輛動力學”等工科專業課程完成賦能，通過優化教學組織形式、轉變教學流程、豐富評價方式，消除了傳統教學模式中由于時間、空間限制而產生的弊病，可以較好地解決課程目前面臨的問題，培養出更加適應新時代發展需求的創新型人才。

參考文獻

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[4]中國互聯網信息中心.第45次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》（全文）[R/OL].（2020-04-28）[2021-05-25].http：//www.cac.gov.cn/2020-04/27/c_1589535470378587.htm？ivk_sa=1024320u.

[5]楊建強.“互聯網+”背景下高校教學模式探討[J].教育教學論壇，2019（23）：216-217.

[6]十三屆全國人大一次會議《政府工作報告》全文公布[EB/OL].（2018-03-22）[2021-05-25].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1595627954292634877&wfr=spider&for=pc.

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[8]董岳珂.MOOC視角的信息素養教育探析[J].現代情報，2016，36（1）：131-134.

[9]周萌，曹政才，吳啟迪.新工科背景下基于“五位一體”的機器人技術教學改革研究[J].高等工程教育研究，2020（4）：66-70.

[10]馮曉英，王瑞雪.“互聯網+”時代核心目標導向的混合式學習設計模式[J].中國遠程教育，2019（7）：19-26+92-93.

Research on the Teaching Mode of Engineering Majors in the “Internet +” Era： Taking the Vehicle Dynamics Course as an Example

WEI Chao， ZHU Geng-ting， HUANG Yu， HUANG Qing

（School of Mechanical Engineering， Beijing Institute Technology， Beijing 100081， China）

Abstract： For a long time， due to time and space constraints， the traditional teaching methods of engineering majors have many shortcomings， which cannot meet the needs of the current society. Vehicle Dynamics is an important course for graduate students in vehicle related engineering majors. The arrival of the “Internet+” era has brought infinite possibilities for curriculum reform. Internet technology is applied to all the stages of course teaching， and online classroom and teaching video are used to break through the limitations of time and space on teaching. Through resource sharing and online discussion before and after classroom teaching， we can enhance students’ independent learning and division of labor and collaboration ability， and use the Internet to improve the course assessment process and enrich the course evaluation methods， and finally empower the engineering professional courses such as Vehicle Dynamics. It enables students to have a strong engineering practical ability based on solid theoretical knowledge， so as to meet the needs of enterprises and the society and achieve a very good result.

Key words： engineering major; Internet+; graduate training; teaching reform